วงจรอินเวอร์เตอร์ฟูลบริดจ์เฟสเดียว เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ใช้แปลงไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) หรือเรียกสั้นๆ ว่า “อินเวอร์เตอร์เฟสเดียว” มีความซับซ้อนไม่มากเหมาะแก่ผู้เริ่มต้นศึกษา อินเวอร์เตอร์ฟูลบริดจ์เฟสเดียว ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวาง เช่นสำหรับการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ากระแสสลับ และใช้เป็นวงจรควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง วงจรอินเวอร์เตอร์ฟูลบริดจ์เฟสเดียวแสดงได้ดังรูปที่ 1
การทำงานของวงจรจะใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานเป็นคู่ และในครึ่งคลื่นหนึ่งจะใช้เพียง Q1 และ Q2 เท่านั้นที่ปิด ในขณะที่อีกครึ่งคลื่นหนึ่ง Q3 และ Q4 จะปิด เอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์เป็นแรงดันไฟฟ้าสลับที่มีความถี่แปรผันและขึ้นอยู่กับความถี่ของรูปคลื่นที่ขับเคลื่อนอุปกรณ์ เช่น Transistor , IGBT หรือ MOSFET
การทำงานทั่วไปของอินเวอร์เตอร์นี้ เมื่อเปิด Q1 และ Q2 ในขณะที่ปิด Q3 และ Q4 จะเกิดแรงดันไฟฟ้า Vs ตกคล่อมโหลด และมีกระแสไฟฟ้าไหลจาก a ไป b และเมื่อต้องการให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลจาก b ไป a ก็สามารถทำได้โดยการสลับให้ เมื่อปิด Q1 และ Q2 ในขณะที่เปิด Q3 และ Q4 และ เกิดแรงดันไฟฟ้า -Vs ตกคล่อมโหลด
ด้วยการเปิดปิดสวิตช์ (Switching Pattern) นี้เองจึงเกิดเป็นกระแสไฟฟ้าสลับขึ้นที่โหลด แต่เราสามารถควบคุมว่าจะให้เกิดเพียงครึ่งคลื่น(Half wave) หรือเต็มคลื่น (Full wave) แสดงได้รูปที่ 2
จากรูปที่ 1 ขณะที่สวิททำงานเป็นคู่ จะเกิดแรงดันไฟฟ้าขนาด Vs และสามารถคำนวณหาค่าแรงดันเอาพุตได้จากสมการ
(1)
กำลังไฟฟ้าแสดงได้ดังสมการ
(2)
สมการ (1) และ (2) เป็นสมการแบบอุดมคติ ในทางปฏิบัติอาจจะมี distorsion ของสัญญาณเกิดขึ้นตามลักษณะของโหลด
นำรูปที่ 1 ไปเขียนเป็นคอนโทรลบล๊อกไดอะแกรมบนโปรแกรม Simulink ดังนี้
ทำการทดลองปรับค่า Pulse Width (% of period) ของวงจรสร้างสัญญาณทริก(Pulse Generator) หรือในกรณีโหลดเป็นดีซีมอเตอร์ ก็อาจจะนำสัญญาณทริกมาจากวงจร Pulse Width Modulation(PWM)
ทำการ Simulation จะได้แรงดันตกคล่อมโหลดดังนี้
ดาวน์โหลดไฟล์ Matlab/Simulink ได้ที่นี่
